【正文】 .............................................................. 13 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理 ......................................................... 13 數(shù)碼管的選擇 ............................................................................. 14 控制系統(tǒng)模塊 ........................................................................................ 14 單片機的發(fā)展 ............................................................................. 15 單片機的簡單介紹 ...................................................... 16 電源模塊 ................................................................................................ 17 3 硬件設(shè)計 .............................................................................. 18 總體設(shè)計 ................................................................................................ 18 小車總體概述 ............................................................................. 18 小車總體設(shè)計框圖 ..................................................................... 18 驅(qū)動電路設(shè)計 ................................................................................ 18 信號檢測模塊電路設(shè)計 ........................................................................ 20 循跡模塊信號檢測電路 ............................................................. 20 壁障模塊和顯示信號檢測電路 ................................................. 21 顯示模塊電路設(shè)計 ................................................................................ 23 主控電路設(shè)計 ........................................................................................ 26 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................. 26 主控電路圖 ................................................................................. 29 4 軟件設(shè)計 .............................................................................. 30 主程序設(shè)計 ............................................................................................ 30 主程序框圖 ................................................................................. 30 主程序流程圖 ............................................................................. 31 循跡模塊程序設(shè)計 ................................................................................ 32 顯示模塊程序設(shè)計 ................................................................................ 32 避障模塊程序設(shè)計 ................................................................................ 33 5 制作安裝與調(diào)試 .................................................................. 34 小車的安裝 ............................................................................................ 34 小車的調(diào)試 ............................................................................................ 34 智能小車的功能 .................................................................................... 35 結(jié)論 ........................................................................................... 36 參考文獻 ................................................................................... 37 附錄： ....................................................................................... 39 中文譯文 ................................................................................... 43 致 謝 ....................................................................................... 51 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 智能小車的研究與意義 移動機器人是機器人領(lǐng)域的一個分支，他的研究始于 60 年代末期，斯坦福研究院（ SRI）的 Nits Nilssen 和 Charles Rosen 等人，在 1966 年至 1972年間研制出了名為 Shake 的自主移動機器人 [1]。本論文屬于原創(chuàng)。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。Ultrasonic sensors 。 智能小車作為移動機器人的典型代 表，目前國內(nèi)外的許多大學(xué)都在積極投入人力、財力進行開發(fā)。其中，超聲波傳感器以其信中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 息處理簡單、速度快和價格低，被廣泛用作移動機器人的測距傳感器，以實現(xiàn)避障、定位、環(huán)境建模和導(dǎo)航等功能 [4]。STC89C52 可以說是單片機領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，其應(yīng)用如此廣泛，所以有必要學(xué)習(xí)和應(yīng)用該單片機，以滿足實際產(chǎn)品開發(fā)的需求，也是適應(yīng)社會智能化、自動化的趨勢 [6]。 該設(shè)計的實際意義是通過構(gòu)建智能小車系統(tǒng)，培養(yǎng)設(shè)計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。隨著技術(shù)的進步，移動機器入開始在更現(xiàn)實的基礎(chǔ)上，開拓各個應(yīng)用領(lǐng)域，向?qū)嵱没斑M [2]。另外，自從 1996年成功地舉行了第一次世界機器人足球賽以來，現(xiàn)在一年一度的世界機器人足球賽已經(jīng)吸引了越來越多的團體參加，極大地推進了多移動機器人技術(shù)的研究， 成為研究和驗證人工智能成果的實驗床 [6]。 自主移動機器人的研究雖取得了很大的進展，但是對于復(fù)雜的應(yīng)用，仍不能令人滿意。它是計算機控制與電子技術(shù)的融合，集傳感器探測（光中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 5 源、障礙物）、單片機自動控制、電機調(diào)速等于一體，可以說是計算機、傳感器、信息、通訊、導(dǎo)航、人工智能及自動控制等技術(shù)的一個綜合體，為電子設(shè)備智能化提供了很好的實例 [5]。 本文設(shè)計以 STC89C52 單片機作為檢測和控制核心。在自然狀態(tài)下，保持前進。所以最后確定使用直流電機。調(diào)試時在依照邏輯關(guān)系表，用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。要使電機運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。 反光板型光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開關(guān)。紅外探測器探測距離有限，一般最大不應(yīng)超過 3CM[5]。其優(yōu)點是價格便宜，易于使用，且在 10m以內(nèi)能給出精確的測量。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有兩個壓電芯片和一個共振板。從國內(nèi)外研究情況來看，超聲波裝置主要用作測距，通過測量聲源與目標(biāo)物之間的往返傳播時間，求得目標(biāo)物的距離。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....，led 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 通 過分時輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。為此，不采用該種方案，進而提出了其他設(shè)想。 1976 年 INTEL 公司推出了 MCS48 單片機，這個時期的單片機才是真正的 8 位單片微型計算機，并推向市場。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上， Intel公司功不可沒。隨著微電子技術(shù)、 IC 設(shè)計、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SOC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 17 電源模塊 在本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機的 5V， L298N 芯片的電源 5V 和電機的電源 7— 15V。將循跡光電對管分別裝在車體下的左右。作為測試系統(tǒng)，對被測對象拾取必要的原始參量信號是系統(tǒng)的核心任務(wù)，對控制系統(tǒng)來說，對被控對象狀態(tài)的測試以及對控制條件的監(jiān)測也是不可 缺少的環(huán)節(jié)。只需要在 Trin/TX 管腳輸入一個 10US 以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個 40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。即距離為（ HData*256+LData）mm。管腳 AB/BA接電源 VCC，管腳 CE 接地。 為了保護脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的并行接口與外部受控設(shè)備的并行接口間添加緩沖器。 串口觸發(fā)測距工作原理 在模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點。 小車總體設(shè)計框圖 循跡模塊 避障模塊數(shù)碼顯示模塊 電機驅(qū)動模塊AT 89 C 52 控制模塊電源模塊 圖 3 總體設(shè)計框圖 驅(qū)動電路設(shè)計 電機驅(qū)動采 用 H 橋式驅(qū)動電路， L298N 內(nèi)部集成了 H 橋式驅(qū)動電路，從而采用 L298N 電路來驅(qū)動電機。 方法 2：采用雙電源。片上 Flash 允許程序儲存器在系統(tǒng)可編程，也適應(yīng)于常規(guī)編程。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。 80 年代，世界各大公司均競相研制出品種多功能強的單片機，約有幾十個系列， 300 多個品種，此時的單片機均屬于真正的單片化，大多集成了 CPU、RAM、 ROM、數(shù)目繁多的 I/O 接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶 A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，功能越來越強大， RAM 和 ROM 的容量也越來越大，尋址空間甚至可達 64kB，可以說，單片機發(fā)展到了一個新的平臺。 單片機誕生于 20 世紀(jì) 70 年代，象 Fairchild 公司研制的 F8 單片微型計算機。